專利名稱：：一種消光池及裝配該消光池的光學(xué)分析儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種使用壽命長、光學(xué)穩(wěn)定性好、測量精密度高的一種消光池，具體涉及一種應(yīng)用于分光光度法的專用分析儀器中的吸收池部分更新的替代產(chǎn)品，是應(yīng)用分光光度法檢測復(fù)雜光學(xué)體系的專用吸收池。
背景技術(shù)：
：分光光度法是基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法，也是目前廣泛采用的儀器分析方法之一。分光光度法的理論依據(jù)是Lamber-Beer定律。當(dāng)一束平行的單色光通過溶液時(shí)，這束光可以被溶液吸收，也可以被溶液中的粒子散射，可以在容器界面上反射，也可以通過溶液，因此，入射光強(qiáng)度可以看作是吸收光強(qiáng)度(sbsorption)、散射光強(qiáng)度(scattering)、反射光強(qiáng)度(reflection)及透射光強(qiáng)度(transmission)的總和。當(dāng)溶液為均勻非散射性時(shí)，散射光強(qiáng)度不存在，而且在光度分析法中，樣品試劑溶液與空白試劑溶液置于同一材質(zhì)及厚度的吸收池中，反射光強(qiáng)度基本保持不變，其影響可以相互抵消。入射光強(qiáng)度與透射光強(qiáng)度的比值的對(duì)數(shù)值即被稱為吸光度A(absorbance)，又稱為消光值(extinction)或光密度(opticaldensity)。因此，均勻分布的溶液對(duì)消光池(吸收池)的要求并不嚴(yán)格。當(dāng)溶液為非均勻散射性時(shí)，入射光強(qiáng)度除了部分被溶液吸收減弱外，入射光強(qiáng)度的減弱主要由溶液的散射光強(qiáng)度部分決定，米氏(GMie)理論指出，對(duì)于平面單色波在一個(gè)均勻媒質(zhì)中具有任意直徑及任意成分的均勻微粒體系中，散射光強(qiáng)取決于微粒的直徑和相對(duì)折射率、微粒的分散程度、入射光的光強(qiáng)、波長和偏振度以及散射角。因此，當(dāng)粒子的相對(duì)折射率、分布情況、入射光的光強(qiáng)、波長、偏振度以及散射角均一致時(shí)，散射光的強(qiáng)度與粒子的直徑和形狀相關(guān)，而且單位體積的總散射光強(qiáng)度就等于單個(gè)微粒散射的光強(qiáng)與散射粒子總數(shù)的乘積。依據(jù)以上理論就可以檢測出溶液中所含溶質(zhì)在溶液總量一定的情況下的變化量。在這種情況下，應(yīng)該用特殊設(shè)計(jì)的消光池才能將Lamber-Beer定律在非均勻散射的溶液中，把分光光度法的分析方法準(zhǔn)確地表達(dá)出來?？墒乾F(xiàn)在的消光池靈敏度低，測試的結(jié)果也不穩(wěn)定和準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不合理，使用壽命低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種新型消光池，可以將Lamber-Beer定律更好地應(yīng)用在非均勻散射的溶液體系中，這種新型消光池，壽命長、穩(wěn)定性好、精密度高，它的應(yīng)用提高了儀器的可靠性和測量精度D為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供的消光池，包括消光池主體，在消光池主體的上、下面對(duì)稱裝設(shè)一入射光反射鏡和一反射光反射鏡，且該入射光反射鏡和反射光反射鏡平行且鏡面相對(duì)，并與消光池主體的入射光光學(xué)玻璃面呈45度角。其中，所述消光池主體的上、下面為斜面，與消光池主體的側(cè)面呈45度角，所述入射光反射鏡鑲嵌在消光池主體的上斜面，所述反射光反射鏡鏡面鑲嵌在消光池主體的下斜面。具體的，消光池主體上端設(shè)進(jìn)樣口；所述進(jìn)樣口與一自動(dòng)進(jìn)樣裝置的自動(dòng)進(jìn)樣口相配合；或者消光池主體上端設(shè)進(jìn)樣管，下端設(shè)出樣管；下端出樣管上設(shè)閥門。具體的，消光池主體為圓柱狀，其上端設(shè)圓柱狀進(jìn)樣管，下端設(shè)圓柱狀出樣管。具體的，消光池主體的內(nèi)腔為微容量腔。本發(fā)明還提供裝配有該消光池的光度法分析儀器，其中，分析儀器的光源設(shè)于消光池主體的入射光光學(xué)玻璃面一側(cè)位于入射光反射鏡的中心法線上，分析儀器的檢測器設(shè)于消光池主體出射光光學(xué)玻璃面一側(cè)位于反射光反射鏡的中心法線上。其中，消光池的主體由光學(xué)玻璃加工制成；入射光反射鏡和反射光反射鏡是由光學(xué)玻璃經(jīng)鍍銀工藝加工制成；所述光學(xué)玻璃為紫外石英玻璃或紅外石英玻璃或其它普通光學(xué)石英玻璃及其它光學(xué)材料。本發(fā)明采用以上設(shè)計(jì)的消光池，其中消光池主體可以為立方體結(jié)構(gòu)或者為圓柱型立體結(jié)構(gòu)，外觀結(jié)構(gòu)意在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的光學(xué)與化學(xué)功能，在本實(shí)施例中不做特別限制；所述消光池的體積可以做成常量、微量、超痕量等，具體依據(jù)所檢測的物質(zhì)而定，在本實(shí)施例中不做特別限制；所述消光池材料為紫外石英玻璃、紅外石英玻璃或其它光學(xué)玻璃及其它光學(xué)塑料材料，被檢測物質(zhì)不同就選擇不同材料制作的消光池，反射光光程尺寸的大小可依據(jù)被檢測物質(zhì)對(duì)靈敏度的要求來選擇，消光池容積尺寸的大小可依據(jù)被檢測物質(zhì)的量來選擇。具體可按照Lamber-Beer定律進(jìn)行計(jì)算；所述入射光反射鏡面、反射光反射鏡面可以為鍍銀的光學(xué)玻璃或者直接將銀鍍?cè)谙獬厣舷虏煌瑑蓚€(gè)側(cè)面上，入射光反射鏡面、反射光反射鏡面的安裝位置及安裝角度，依據(jù)光學(xué)理論確定；具體為入射光通過入射光反射鏡面將入射光反射后通過溶液到達(dá)反射光反射鏡面，反射光反射鏡面將反射光反射出消光池，整體光路要求入射光與反射光保持平行；入射光反射鏡面、反射光反射鏡面的尺寸與消光池主體相配合；所述消光池在使用時(shí)，它的進(jìn)樣方式可以為手動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)進(jìn)樣、流動(dòng)方式進(jìn)樣，在本實(shí)施例中意在實(shí)現(xiàn)其功能，因此不做特別限制；所述消光池在使用時(shí)，它的入射光光路系統(tǒng)部分，可以為光纖、光導(dǎo)、直接介入等方式；所述消光池的使用功能，可以做成吸收池,散射池，熒光池，或者二合一等多種形式在本實(shí)施例中意在實(shí)現(xiàn)其功能，因此不做特別限制。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，其顯著特點(diǎn)是1、以Lamber-Beer定律為理論依據(jù)，更準(zhǔn)確地檢測非均勻散射的溶液中的物質(zhì)。2、以光學(xué)理論為基礎(chǔ)，消光池光路系統(tǒng)更加合理。3、體積小，光程長，靈敏度高，使用方便。4、可以多種方式組合，應(yīng)用范圍廣，使用靈活。圖l為本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明流動(dòng)進(jìn)樣方式外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明圓柱流動(dòng)進(jìn)樣方式外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明微量消光池外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明自動(dòng)進(jìn)樣方式外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明原理示意圖。圖7為檢測牛奶摻水與A/E關(guān)系曲線。具體實(shí)施例方式以下就本發(fā)明一種新型消光池的結(jié)構(gòu)組成及所能產(chǎn)生的功效，配合附圖以較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下本發(fā)明的消光池，包括消光池主體l，和現(xiàn)有消光池一樣，消光池主體l為由光學(xué)玻璃制成的柱體，包括四個(gè)側(cè)面和上、下兩個(gè)面。如圖l所示，本發(fā)明的改進(jìn)之處是在該消光池主體1兩平行的側(cè)面玻璃面2和2'之間上下對(duì)應(yīng)裝設(shè)兩平行鏡面4和5，其中玻璃面2對(duì)著入射光，入射光以垂直于玻璃面2的方向射入消光池1內(nèi)，鏡面4和5與玻璃面2呈45度角，入射光鏡面4射于消光池側(cè)壁上方，鏡面朝下，它與入射光光學(xué)玻璃面2成45度角，依據(jù)光學(xué)原理，入射光通過溶液照射到入射光鏡面4后向下反射，反射光穿過溶液照射到側(cè)壁下方設(shè)置的反射光鏡面5上，反射光鏡面5平行于入射光鏡面4，鏡面朝上，因此，通過反射光鏡面5將以上光路中的光束以垂直于光學(xué)玻璃面的方向從另一側(cè)光學(xué)玻璃面2，射出(參見圖6所示的光路)。在具體實(shí)施中，為加工和安裝簡便，消光池主體1的上、下玻璃面加工成與側(cè)面呈45度角的斜面，鏡面4和5可以直接貼附在該上、下玻璃面上。本發(fā)明中的光學(xué)玻璃依據(jù)被檢測物質(zhì)的不同而不同，可以為紫外石英玻璃、紅外石英玻璃或其它普通光學(xué)石英玻璃，也可以為具有同等功能的光學(xué)材料來實(shí)現(xiàn)其功能，在此不作具體限制，并且不做具體詳述。入射光反射鏡面4、反射光反射鏡面5是由專用光學(xué)玻璃經(jīng)專業(yè)鍍銀工藝加工制成，可以為加工制作后鑲嵌在相應(yīng)位置，也可以直接以專業(yè)鍍銀工藝將設(shè)于相應(yīng)位置的光學(xué)玻璃經(jīng)專業(yè)鍍銀來實(shí)現(xiàn)其功能，在此不作具體限制。圖1示出了本發(fā)明提供的消光池的一種具體實(shí)施方式，除上面描述的結(jié)構(gòu)外，消光池主體1上面有設(shè)有樣品進(jìn)出口3，而消光池主體1下底面封閉，在使用時(shí)，樣品從進(jìn)出口3處注入或倒出。為保證消光池使用時(shí)的平穩(wěn)，可在消光池主體l傾斜的下底面下連設(shè)一底托6。圖2示出本發(fā)明提供的消光池的另一種具體實(shí)施方式，在圖l所述原理基礎(chǔ)上，將消光池21設(shè)計(jì)成流動(dòng)進(jìn)樣方式，其包括玻璃面22、入射光鏡面24和反射光鏡面25，與前例不同之處為在消光池主體1上面設(shè)一進(jìn)樣管23，可與檢測儀器的手動(dòng)進(jìn)樣裝置連接，底部設(shè)計(jì)成出樣管26，出樣管26旁邊設(shè)有閥門27，來控制消光池中的樣品流出。以下還有本發(fā)明提供的消光池的其它具體實(shí)施例方式如圖5所7K，在圖l所述原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)成自動(dòng)進(jìn)樣方式的消光池51，其包括玻璃面52、入射光鏡面54和反射光鏡面55，與前例不同之處為消光池進(jìn)樣口53的形狀和尺寸設(shè)計(jì)成與一自動(dòng)進(jìn)樣裝置59的自動(dòng)進(jìn)樣口58相配合，通過該來自動(dòng)進(jìn)樣裝置59來實(shí)現(xiàn)消光池51的自動(dòng)進(jìn)樣功能。該例消光池51在使用時(shí)，檢測儀器的出射光光路系統(tǒng)接收部分56可以為通用的光電傳感器系統(tǒng)放置于反射光反射鏡面55的中心法線上，入射光光路系統(tǒng)部分57可以為光纖、光導(dǎo)、直接介入等方式的光源，放置于入射光反射鏡面54的中心法線上，出射光光路系統(tǒng)以及入射光光路系統(tǒng)的列舉在本實(shí)施例中意在實(shí)現(xiàn)其功能，不做特別限制。如圖3所示，在圖l所述原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)成一種圓柱流動(dòng)進(jìn)樣方式的消光池31，其包括玻璃面32、入射光鏡面34和反射光鏡面35，與前例不同之處為在消光池主體31為圓柱狀，其上面設(shè)一圓柱狀進(jìn)樣管33，底部設(shè)計(jì)成圓柱狀出樣管36，入射光鏡面34和反射光鏡面35的形狀也隨消光池主體1上、下面的形狀而改變。本實(shí)施例是適應(yīng)特殊檢測儀器中的消光池而做的改進(jìn)，意在說明消光池本身的形狀和結(jié)構(gòu)形式可以隨檢測儀器的要求有多種改變。如圖4所示，在圖l所述原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)成一種微量消光池41，其包括玻璃面42、入射光鏡面44和反射光鏡面45，消光池41上端設(shè)樣品進(jìn)出口43，與圖1實(shí)施例不同之處是，微量消光池的主體41的側(cè)面玻璃較厚，從而形成一微量的容量池46。本實(shí)施例是適應(yīng)樣品較少時(shí)進(jìn)行檢測而設(shè)計(jì)的微量消光池，使本發(fā)明消光池的應(yīng)用更加廣泛。在本實(shí)施例中多種消光池的設(shè)計(jì)意在實(shí)現(xiàn)其使用功能，因此，它的結(jié)構(gòu)方式可以為以上方式中相關(guān)部分的任意組合，在此不做特別限制。本發(fā)明提供的多種消光池，使用時(shí)，裝入檢測儀器中相關(guān)位置。如圖6所示，示出本發(fā)明消光池在使用時(shí)的工作原理入射光61通過入射光光學(xué)玻璃面射入消光池中的溶液62后，照射到入射光反射鏡面63上，通過入射光反射鏡面的反射，光線穿過溶液62然后照射到反射光反射鏡面64上依據(jù)光學(xué)原理和Lamber-Beer定律，光路系統(tǒng)中攜帶了所需檢測物質(zhì)的信息，這一信息通過光線65傳遞給檢測傳感器。傳感器安放在消光池外光線射出處，通過該傳感器接收檢測信號(hào)并傳遞給檢測儀器的運(yùn)算單元。以下結(jié)合具體操作來介紹本發(fā)明一種新型消光池的使用方法。本發(fā)明使用非常簡單，在用于分光光度法檢測時(shí)，以圖5為例，使光源置于入射光光學(xué)玻璃面52—側(cè)且入射光線依據(jù)光學(xué)原理匯聚在入射光反射鏡面4的中心法線上。將接收檢測信號(hào)的傳感器56(檢測器)安放在出射光光學(xué)玻璃面52'一側(cè)，具體位置為以反射光鏡面55反射的光路交匯于入射光光學(xué)玻璃面52上的光斑處即可。以下以檢測牛奶質(zhì)量為一個(gè)具體實(shí)例說明本發(fā)明消光池的應(yīng)用效果。一、牛奶中水分檢測往牛奶中摻水是商家最常見的摻假手段。一般情況下，劣質(zhì)牛奶的摻水量高于5%，牛奶中摻雜水后并沒有引起牛奶中的主要成分的種類的變化，而不同的是單位體積內(nèi)的粒子數(shù)目降低了，因此導(dǎo)致發(fā)生散射作用的能力下降。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在摻假牛奶稀溶液中，以裝設(shè)有本發(fā)明的消光池的分光光度計(jì)實(shí)施檢測，能對(duì)牛奶中的含水量作出清晰的反映，參見圖7所示，為在TU1810光度計(jì)中使用本發(fā)明消光池和原消光池分別測得的消光度變化值(A/E)與對(duì)應(yīng)的牛奶濃度關(guān)系圖，其中可見使用本發(fā)明消光池測得的線性關(guān)好(r=0.997)，而使用原有消光池的線條區(qū)分度比較小(f0.955)。對(duì)圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可見使用本發(fā)明消光池后光度計(jì)對(duì)摻水牛奶的檢測，能夠檢測到摻水2%以下(此時(shí)RSD=0.44%，n=6)。二、牛奶中重金屬檢測重金屬的檢測是食品檢測中的一個(gè)重要項(xiàng)目，重金屬含量過高將直接危害人們健康。重金屬的加入能夠使牛奶中的氨基酸、蛋白質(zhì)的功能和構(gòu)像發(fā)生變化，以至于牛奶體系中發(fā)生散射的蛋白質(zhì)分子形狀、直徑以及相對(duì)折射率都發(fā)生了變化，原有光度計(jì)不能對(duì)含有不同重金屬離子的牛奶快速正確區(qū)分。根據(jù)GB/T6914—86，牛奶中重金屬(汞)含量應(yīng)《0.01ng/g。以裝設(shè)有本發(fā)明消光池和原有消光池的TU1810分光光度計(jì)分別對(duì)加入不同汞含量的牛奶進(jìn)行了分別測定，結(jié)果參見表l所示，表明使用本發(fā)明消光池對(duì)汞含量在O.Olyg/g以下樣品均可以進(jìn)行檢測，可以與不同重金屬離子的牛奶快速正確區(qū)分，而使用原有消光池的光度計(jì)檢測結(jié)果不明顯。表l對(duì)加不同量重金屬的牛奶進(jìn)行分光光度檢測數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種消光池，包括消光池主體，其特征在于，在消光池主體的上、下面對(duì)稱裝設(shè)一入射光反射鏡和一反射光反射鏡，且該入射光反射鏡和反射光反射鏡平行且鏡面相對(duì)，并與消光池主體的入射光光學(xué)玻璃面呈45度角。2、如權(quán)利要求1所述的消光池，其特征在于，其中所述消光池主體的上、下面為斜面，與消光池主體的側(cè)面呈45度角，所述入射光反射鏡鑲嵌在消光池主體的上斜面，所述反射光反射鏡鏡面鑲嵌在消光池主體的下斜面。3、如權(quán)利要求1或2所述的消光池，其特征在于，消光池主體上端設(shè)進(jìn)樣口。4、如權(quán)利要求3所述的消光池，其特征在于，所述進(jìn)樣口與一自動(dòng)進(jìn)樣裝置的自動(dòng)進(jìn)樣口相配合。5、如權(quán)利要求1或2所述的消光池，其特征在于，消光池主體上端設(shè)進(jìn)樣管，下端設(shè)出樣管。6、如權(quán)利要求5所述的消光池，其特征在于，消光池主體下端出樣管上設(shè)閥門。7、如權(quán)利要求1或2所述的消光池，其特征在于，消光池主體為圓柱狀，其上端設(shè)圓柱狀進(jìn)樣管，下端設(shè)圓柱狀出樣管。8、如權(quán)利要求1或2所述的消光池，其特征在于，消光池主體的內(nèi)腔為微容量腔。9、如前述任一權(quán)利要求所述的消光池，其特征在于，所述消光池主體由光學(xué)玻璃加工制成，所述光學(xué)玻璃為紫外石英玻璃或紅外石英玻璃或普通光學(xué)石英玻璃；所述入射光反射鏡和反射光反射鏡是由光學(xué)玻璃經(jīng)鍍銀工藝加工制成。10、一種光度法分析儀器，包括光源和檢測器，其特征在于，裝配有前述任一權(quán)利要求所述的消光池，所述光源設(shè)于消光池主體的入射光光學(xué)玻璃面一側(cè)位于入射光反射鏡的中心法線上，所述檢測器設(shè)于消光池主體出射光光學(xué)玻璃面一側(cè)位于反射光反射鏡的中心法線上。全文摘要本發(fā)明公開一種消光池及裝配該消光池的光學(xué)分析儀器，消光池包括入射光反射鏡面、反射光反射鏡面及消光池主體，其中，所述入射光反射鏡面、反射光反射鏡面是由專用光學(xué)玻璃經(jīng)專業(yè)鍍銀工藝加工制成，所述消光池主體由專用光學(xué)玻璃加工制成，入射光反射鏡面、反射光反射鏡面相對(duì)鑲嵌在消光池主體呈45度角的上、下斜面上。本發(fā)明所述消光池光學(xué)性能穩(wěn)定，用于檢測儀器重可提高儀器的測量精度，可廣泛裝配于光度法的專用分析儀器中。文檔編號(hào)G01N21/03GK101464254SQ200710303930公開日2009年6月24日申請(qǐng)日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者燮張,明李,李成波,陳煥文申請(qǐng)人:陳煥文;李成波;李明;張燮